高效纤维滤料过滤纳米颗粒物时的反弹效应

经典过滤理论未考虑纳米颗粒物在纤维表面反弹并降低过滤效率的可能性. 选择不同等级的HEPA(高效空气过滤)玻璃纤维滤料,使用SMPS(扫描电迁移率粒度分析仪)测量粒径在10~500 nm内3种颗粒物——直角立方体MgO、圆角立方体NaCl和球形PSL(聚苯乙烯)固体颗粒的过滤效率,通过比较不同滤料状态下过滤效率的差别分析反弹效应的影响. 结果表明:①硅油熏蒸法制备的湿态滤料可以模拟过滤的理想状态. ②过滤时颗粒物反弹效应大小与其自然运动规律有关,NaCl颗粒的反弹率约为MgO颗粒的66.7%,PSL颗粒的反弹率比非球形颗粒小一个数量级左右. ③颗粒物反弹率也受到滤速的影响,在1.0~5.3 cm/s滤速范围内,反弹率与滤速成正比;滤速在5.3 cm/s时颗粒物的最大反弹率在0.363%~2.667%之间,不同颗粒物的最大反弹率不同,但最大反弹粒径相差不大. ④可以将干态滤料在5.3 cm/s滤速下对MgO颗粒的过滤作为HEPA滤料反弹效应试验的计算基准,根据形状参数(S)和过滤介质透过率的动力学模型对其他滤速和形状的颗粒物反弹率进行修定. ⑤反弹效应对透过率的影响较大,在MPPS(最易透过粒径)附近,非球形颗粒反弹效应对实际透过率的贡献可达30%~40%. 研究表明,HEPA过滤需要考虑颗粒物反弹效应对过滤效率的影响.      

颗粒层过滤除尘的实验研究及分析

通过建立固定床颗粒层过滤实验装置,利用量纲分析建立了颗粒层过滤效率及压力损失的无量纲数群的关系表达式,并采用四水平正交表安排多因素实验,以石英砂为过滤介质,在常温下进行粉尘过滤效率和压力损失实验测试.对试验数据进行多元非线性回归分析,得出过滤效率和压力损失与表观过滤速度、过滤层厚度、过滤颗粒平均粒径、粉尘浓度和过滤时间的回归关系表达式.实验结果表明:颗粒层过滤器过滤性能对粉尘粒径具有明显选择性.     

生物活性炭老化对滤池过滤阻力和处理效果的影响

利用饮用水厂运行10年的生物活性炭(BAC)装填滤柱,研究活性炭老化对滤柱过滤阻力和处理效果的影响.结果表明,活性炭老化会产生大量小粒径颗粒炭,沉积于活性炭池表层的小粒径颗粒炭产生的过滤阻力是滤柱总阻力的主要来源,其比阻约为底层炭的22倍.强化反冲洗仅可降低初始过滤阻力,移除表层细炭是降低活性炭滤池阻力的有效方法.强化反冲洗对滤柱过滤性能无显著影响.移除表层细炭后,老化活性炭滤柱对总有机碳的去除率由24.71%下降至7.04%,而后恢复至移除前的水平.移除表层炭后老化活性炭对UV₂₅₄和大于2μm颗粒数的去除率与对照组活性炭相似.降低活性炭滤池的反冲强度、延长过滤周期是延长老化活性炭寿命的有效方法.     

过滤工艺条件对抗生素抗性细菌丰度的影响

为探究不同过滤工艺运行条件对处理水中的抗生素抗性细菌去除效果的影响,该文设置不同滤料厚度、过滤停留时间和滤料粒径等工艺参数,分析处理后出水和滤料上残留的四环素抗性菌（TET）、诺氟沙星抗性菌（NOR）、磺胺甲恶唑抗性菌（SUL）及克林霉素抗性菌（CLI）的变化规律。结果表明,当石英砂滤料厚度由1 cm增加到5 cm,过滤停留时间由0 min增加到80 min及粒径由6 mm减小到0.3 mm时,出水中4类抗性细菌数目分别下降了56%～65%、34%～54%及44%～64%。相对于滤料粒径,滤层厚度和停留时间对出水和滤料上残留的抗性细菌丰度的影响更为显著。调节石英砂厚度及粒径更利于TET的去除及CLI的滤料存留;调节石英砂厚度及停留时间更利于SUL和CLI的去除及TET的滤料存留;调节石英砂厚度对NOR的去除及滤料存留效果均为最佳;调节石英砂粒径更利于SUL的滤料存留。     

基于相际传质的吸附剂层脱除Hg~0的数值模拟

根据气固两相的相际传质,以吸附剂层中气相浓度与当前吸附量对应的气相平衡浓度的差值作为吸附方程,结合吸附剂层厚度变化方程,建立了滤袋上的吸附剂层脱除气态零价汞的数学模型。以BPL活性炭为例,应用Matlab软件求解,从不同的吸附剂粒径、空隙率、温度、气态Hg0进口浓度以及过滤速度研究吸附剂层对气态Hg0脱除效果。研究结果表明,低过滤速度、小吸附剂粒径与低空隙率有利于吸附剂层脱除气态Hg0。     

深床过滤颗粒截留机理研究

对深床过滤过程中颗粒物与滤料之间的相互作用进行了理论分析,讨论了两者间的相互作用及影响因素对微絮凝深床过滤进行了中试研究,考察了1～l0μm粒径颗粒在500cm滤床中的截留情况,并连续65h监测滤柱水头损失的变化;在滤速为24m/h情况下,计算了1～10μm粒径颗粒所受的水流剪切力;利用理论分析,分别讨论了表面电位为-25mV及-125mV、粒径为1～10μm的颗粒与滤料之间的物理化学作用力.理论计算值对实验结果进行了很好的解释,说明可以通过颗粒与滤料间的作用力分析来研究均质滤料深床过滤运行规律.     

细砂比例对均匀级配石英砂滤料过滤性能的影响

石英砂过滤是去除水中颗粒物最常用的技术,其中均匀级配滤料因纳污能力较强、过滤周期较长而得到广泛应用。但目前工程设计标准中对均匀级配滤料的有效粒径（d₁₀）和均匀系数（K₆₀）的界定较为宽泛,为进一步探明滤料组成对均匀级配滤料过滤性能的影响,通过中试试验考察了不同比例细砂（<0.9,0.9~1.0 mm）的2种均匀级配滤料滤柱的除浊效果和运行特性,并采用不同表面电位和粒径的粉末活性炭作为示踪颗粒,研究2种滤料对颗粒物的截留特性。结果表明:与细砂比例较低（16%）的滤料相比,细砂比例较高（29%）的滤料出水浊度低0.2 NTU左右,滤柱水头损失平均增长速率高8.7%~31.6%、滤层含泥率高12%~27%,以滤后水浊度为控制指标时运行周期长7 h;颗粒物截留方面,2种滤料对颗粒物的截留均随着颗粒表面电负性增大和粒径减小而降低,其中细砂比例较高的滤料对颗粒物的截留受颗粒性质影响较小,表现出更稳定的截留效果。因此,适当提高均匀级配石英砂滤料中细砂比例虽然使过滤水头损失略有增加,但能获得更低的出水浊度和更稳定的颗粒物截留效果。     

香烟侧流烟中超细颗粒物释放及衰减特性

超细颗粒物(Ultrafine Particles,UFPs)能够进入人体肺泡组织进而危害人体健康,为了解香烟侧流烟中UFPs数浓度和表面积浓度释放及衰减特性,结合环境舱和现场实验结果对不同品牌香烟颗粒进行了分析.结果表明:燃烧过程中UFPs数浓度和表面积浓度峰值粒径分别为47.5~66.3 nm和85.6~100.5 nm,衰减2 h后,数浓度和表面积浓度峰值粒径仍小于200 nm;不同品牌香烟侧流烟中UFPs数浓度和表面积浓度释放速率分别为4.22×10~(12)~5.23×10~(12)个·min~(-1)和5.95×10~(10)~6.90×10~(10)μm2~·min~(-1),根据该释放速率模拟得到的不同换气率条件下UFPs数浓度衰减趋势与实验结果相符;通风和实验环境均会影响UFPs的衰减速率,随着换气率由0.7次·h~(-1)增至7次·h~(-1),侧流烟中UFPs的衰减时间由3 h降低至40 min,吸附作用的存在亦会加快UFPs的衰减速率.     

污泥过滤过程中滤速影响因素的试验研究

针对生物膜法出水悬浮固体偏高的问题,通过对水处理中慢滤池和滤饼过滤原理的借鉴,将生物滤池引入生物膜反应器,利用游离的活性污泥和部分脱落的生物膜及颗粒滤料组成污泥过滤层进行过滤出水以提高出水水质.在分析污泥滤层的过滤机理及滤速的主要影响因素的基础上,试验研究了滤料粒径、污泥浓度和初滤速对污泥过滤滤速的影响.试验结果表明,在滤料粒径为0 8～2 2mm,污泥浓度不大于1200mg·L-1,初滤速小于2 5m·h-1的情况下,污泥过滤平均滤速可保持在0 3～1 0m·h-1,与SBR法的沉淀、滗水时间持平,且不会产生污泥穿透现象,出水浊度均小于10NTU,具有应用的可行性.污泥主要集中在滤料表层.由于采用慢速表面过滤,滤速相对较小,滤料层中截留的悬浮固体在孔隙中堵塞的强度较弱,采用强度较低的非膨胀反冲洗即可.     

用磁稳流化床过滤含尘气体的实验研究

研究磁场强度、气体表观流速比、铁磁性颗粒平均粒径、床层厚度、粉尘在滤料中的积累等因素对除尘效率的影响．结果表明,在磁稳状态,磁稳流化床的过滤效率大于９９％,且随床层厚度的增加和铁磁颗粒粒径的减小而增大．另一方面,随着床内粉尘的积累,磁稳流化床将退出磁稳状态,使过滤效率下降．退出磁稳状态的临界饱和点粉尘量与磁场强度有关,当磁场强度为４３００Ａ／ｍ,临界饱和点粉尘与铁磁颗粒的质量百分比约为６．７％．     

移动床颗粒层除尘器除尘效率研究

在分析颗粒层的过滤机理和影响移动床颗粒层除尘器除尘效率因素的基础上,用多因子正交法在实验室上初步研究了过滤气速,颗粒的尺寸和种类,颗粒层厚度和颗粒层中的尘含量等因素对除尘效率的影响。并在工业装置上进行了试验验证。实验证明,适宜的过滤气速为０．２ｍ／ｓ,床内颗粒直径取１－２ｍｍ较好,床层厚度应等于或略大于１５０ｍｍ。     

EGSB反应器中颗粒污泥床工作状况及污泥性质研究

研究了处理低浓度有机废水的EGSB反应器中颗粒污泥床状况及颗粒污泥的性质,结果表明,液体表面上升流速(V_up)是影响EGSB反应器效能的重要参数,当进水COD为600～800mg/L时,较佳的液体表面上升流速(V_up)为1.5～4.5m/h,在此条件下,EGSB反应器COD负荷为24.5～25.7kg/(m3·d),COD去除率大于85%;同时还发现,经过一定时间的运行后,反应器中颗粒污泥粒径分布、沉降速度、胞外聚合物(ECP)等性质都发生了明显变化,颗粒污泥的平均粒径由0.85mm增加到1.78mm,平均沉降速度由41.2m/h提高到83.2m/h,而胞外聚合物(ECP)的含量则由接种污泥的32.5mg/g增加到57.8mg/g。      

石灰石颗粒移动床脱硫过程影响因素的研究

探讨了以石灰石颗粒为脱硫剂、移动床反应器脱除二氧化硫过程的影响因素.结果表明,空床气速和液体喷淋密度是影响脱硫效率的主要因子,其次为二氧化硫浓度和烟气进口温度,而床层下移速度（大于65mm·h-1）对脱硫效率没有明显影响.当液体喷淋密度小于某一临界值时,脱硫效率随液体喷淋密度的增大而增大,但喷淋密度大于临界值后,脱硫效...     

上升流速对CANON工艺稳定性及微生物群落的影响

采用膨胀颗粒污泥床（EGSB）反应器作为全程自养脱氮（CANON）工艺启动运行的装置,考察了不同上升流速对CANON工艺脱氮性能的影响,并对固定生物膜-活性污泥（IFAS）系统内颗粒污泥粒径的变化和生物膜上的生物量进行定量分析,同时对颗粒污泥和生物膜上的微生物进行高通量分析,探究在不同聚集体上微生物群落结构的特点.结果表明,在连续运行过程中,上升流速由2m/h增加至6m/h的过程中,总氮去除负荷由0.20kg/（m³·d）逐渐增加至0.66kg/（m³·d）,而ΔNO₃^--N/ΔNH₄⁺-N的比值稳定在0.11,成功实现了CANON的高效稳定运行.当上升流速增加至8m/h时,CANON工艺脱氮性能失稳,总氮去除负荷（NRR）降低至0.42kg/（m³·d）,污泥平均粒径由1.3mm减小到0.9mm.上升流速恢复至6m/h后,CANON脱氮工艺脱氮性能逐渐恢复,最终NRR稳定在0.60kg/（m³·d）以上,污泥平均粒径恢复至1.2mm,生物膜生物量的比生长速率为0.0024d^-1.高通量测序显示,颗粒污泥中主要以氨氧化细菌（AerAOB）功能菌Nitrosomonas（2.45%）,和厌氧氨氧化细菌（AnAOB）功能菌Candidatus Kuenenia（2.38%）为主要菌属;而生物膜中主要是AnAOB功能菌Candidatus Kuenenia（9.78%）、Candidatus Brocadia（4.23%）,同时还检测出少量AerAOB功能菌Nitrosomonas（0.40%）.结果表明两种微生物在不同聚集体上存在一定的差异性.     

颗粒层除尘器冷态压力损失的研究

本文采用了工业颗粒层除尘器最常用的石英砂滤料进行了固定床压损冷态实验,实验与理论研究结果表明压损与过滤风速呈线性关系,并且服从达西定律,由实验数据得出石英砂滤料的压损系数ξ=1190,线性相关系数r=0.973.所得出的冷态压损计算公式可用于颗粒层厚度设计,同时也为确定过滤风速和反洗清灰动力提供了依据.     

新型颗粒层除尘器清灰过程的研究

分析了现有颗粒层除尘嚣的缺点,并提出了一种能集固定床和移动床的优点于一身的新型颗粒层除尘器.介绍了新型颗粒层除尘器的结构和特点,特别是组合流化床清灰机构.用流态化理论和二组分混合/分离理论分析了清灰过程.通过连续增加风速和恒定风速实验得出了清灰风速的合适范围.     

改进型EGSB处理配置污水的小试研究

通过对不同上升流速下改进型EGSB和EGSB处理人工配置城市污水效果的比较研究,提出了一种更为有效的处理城市污水的反应器--改进型EGSB反应器,在上升流速为5.41m/h时,其出水的COD值稳定在60mg/L左右,出水SS明显要低于未改进的EGSB。同时还考察了运行期间改进型EGSB反应器内颗粒污泥的胞外多聚物、辅酶变化等,在高的上升流速下,改进型EGSB反应器中颗粒污泥的胞外多聚物含量和辅酶F420含量比未改进EGSB中的要高。     

常规净水工艺对猛水蚤的去除机理及效果

为实现对桡足类生物泄露风险的高效控制,以猛水蚤为研究对象,开展了常规净水工艺对桡足类生物的去除作用机理及效果研究,重点研究了猛水蚤去除与絮体颗粒形态特性关系和在石英砂滤床的分布规律.结果表明:优化操作条件下,混凝沉淀和过滤对猛水蚤去除率均可达99%,最佳工况包括快速搅拌300 r/min(1min)、中速搅拌150 r/min(5min)和低速搅拌75 r/min(5min),聚合氯化铝(PAC)投加量10 mg/L,沉淀时间0.5h,滤速9m/h,过滤周期1d.混凝对猛水蚤的去除效率主要决定于猛水蚤与絮体的有效吸附,絮体颗粒粒径越大、分形维数越低,猛水蚤去除率越高;过滤水冲刷携带引起的被动迁移,是导致猛水蚤穿透砂滤池的主要原因,适当降低滤速和缩短过滤周期,控制猛水蚤被动迁移规模,可以达到提高猛水蚤去除率效果.     

不同厚度颗粒床的过滤特性研究

在能源生产等众多领域中,常常会产生大量有害气溶胶,为保护环境和人员健康,对这些气溶胶的过滤去除成为必须解决的重要技术问题。为了达到预定的过滤目标,满足工程防护的要求,文章在实验的基础上研究了不同厚度颗粒床对气溶胶过滤的影响。实验数据和理论计算结果均表明,随着过滤床厚度的增加,气溶胶粒子穿透率成指数规律减小,而过滤床单个颗粒的收集效率与介质厚度无关。过滤介质粒径越小,穿透率越低。     

不同培养条件厌氧氨氧化颗粒污泥性质及微生物群落结构差异

采用膨胀颗粒污泥床(EGSB)和上升式厌氧污泥床(UASB)反应器在不同运行条件下培养厌氧氨氧化颗粒污泥,对比分析颗粒污泥性质和微生物群落的差异性.研究表明接种厌氧氨氧化絮状污泥经过EGSB和UASB反应器运行384 d后,均能实现颗粒化,颗粒污泥平均粒径分别达到1.17 mm和1.21 mm,各范围(0.2、 0.2～1.5、 1.5～3和3 mm)的粒径占比为6.06%、 60.05%、 25.25%和8.64%, 7.40%、 58.90%、 32.04%和1.66%.扫描电镜结果表明不同运行条件下的污泥菌群均以短杆菌、球型菌为主.高通量测序结果表明,Shannon指数EGSB反应器为7.52高于UASB反应器为7.18;变形菌门(Proteobacteria)是两个反应器各阶段污泥的主要菌门,浮霉菌门(Planctomycetes)从接种时的3.30%增到第384d的12.30%(EGSB)和13.30%(UASB).EGSB反应器中的主要厌氧氨氧化菌属为Candidatus Brocadia占7.53%,其次为Candidatus Kuenenia属占1.61%;而在UASB反应器中Candidatus Brocadia属和Candidatus Kuenenia属分别占比为3.69%和7.54%,Candidatus Kuenenia是其优势厌氧氨氧化菌属.优势菌群丰度与环境因子变化存在联系,Candidatus Brocadia丰度与上升流速(v)、氮容积去除负荷(NRR)呈正相关而与水力停留时间(HRT)呈负相关,Candidatus Kuenenia与氮负荷去除率(NRE)、NRR、HRT呈正相关,而与v呈负相关.